Растянутые элементы. Конструктивные особенности

Лекция №8. Сжатые и растянутые элементы. Конструктивные особенности. Расчет прочности центрально И Внецентренно растянутых элементов. Расчет внецентренно сжатых элементов таврового и двутаврового сечений. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАСТЯНУТЫХ И СЖАТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Сжатые элементы. Конструктивные особенности сжатых элементов

К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях; верх­ние пояса ферм, загруженных по узлам; восходящие раскосы и стойки ферменной решетки. Обычно центральное сжатие в чистом виде не наблюдается, а происходит внецентренное сжатие с так называемыми случайными эксцентри­ситетами.

По форме поперечного сечения сжатые элементы со случайным эксцентриситетом выполняют чаще всего квадратными или прямоугольными, реже круглыми, мно­гогранными, двутавровыми. Размеры поперечного сече­ния колонн определяют расчетом. В целях стандар­тизации опалубки и арматурных каркасов размеры прямоугольных колонн назначают кратными 50 мм.

В условиях внецентренного сжатия на­ходятся колонны одноэтажных производственных зданий, загруженные давлением от кранов, верхние пояса без­раскосных ферм, стены прямоугольных в плане подзем­ных резервуаров, воспринимающие боковое давление грунта или жидкости и вертикальное давление от покры­тия (рис. 8.2). В них действуют сжимающие силы N и изгибающие моменты М поперечные силы Q.

Рисунок 8.2 – Внецентренно сжатые элементы

а – колонна производственного здания; б – верхний пояс безраскосой фермы; в – стена подземного резервуара; F – нагрузка от покрытия; D – давление от крана.

Расстояние между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента е_о называется эксцентриси­тетом. В общем случае в любом месте элемента стати­чески определимых конструкций значение эксцентриси­тета определяют по выражению

(8.1)

где - случайный эксцентриситет.

В условиях центрального (осевого) растяжения нахо­дятся затяжки арок, нижние пояса и нисходящие раско­сы ферм, стенки круглых в плане резервуаров для жид­костей и некоторые другие конструктивные элементы (рисунок 8.2).

Центрально-растянутые элементы проектируют, как правило, предварительно напряженными, что существенно повышает сопротивление образованию трещин в бе­тоне.

Стержневую ра­бочую арматуру, применяемую без предварительного напряжения, соединяют по длине обычно сваркой, стыки внахлестку без сварки допускаются только в плитных и стеновых конструкциях.

Рисунок 8.2 - Центрально-растянутые элементы

1 — затяжка арки; 2 — нисходящие раскосы фермы; 3 — нижний пояс фермы; 4 — стенка круглого в плане резервуа­ра.

Рисунок 8.3 - Армирование цент­рально-растянутых предва­рительно напряженных стержневых элементов

а — при натяжении на упоры; б — то же на бетон; 1 — напря­гаемая арматура (стержни, проволочные пучки, арматурные канаты); 2 — ненапрягаемая ар­матура; 3 — канал для напряга­емой арматуры; 4 — стержни поперечной арматуры.

Рисунок 8.4 - Внецентренно растянутые элементы

а — стенка резервуара (бункера); б — нижний пояс безраскосной фермы.

Растянутая предварительно напрягаемая арматура (стержни, проволочные пучки, арматурные канаты) в линейных элементах (затяжки арок, нижние пояса ферм) не должна иметь стыков. В поперечном сечении элемента предварительно напрягаемую арматуру разме­щают симметрично (рисунок 8.3) с тем, чтобы при передаче обжимающего усилия (сразу полностью или постепенно, обжимая сечение усилиями отдельных групп стержней) по возможности избежать внецентренного обжатия эле­мента.

При натяжении на бетон предварительно напряжен­ная арматура, размещаемая в специально предусматри­ваемых каналах, в процессе обжатия не работает в со­ставе поперечного сечения элемента. В этом случае це­лесообразно снабжать предварительно напряженный эле­мент небольшим количеством ненапрягаемой арматуры (рисунок 8.3, б). Ее располагают ближе к наружным по­верхностям, чтобы она давала больший эффект в усиле­нии элемента против возможных внецентренных воздей­ствий в процессе обжатия.

В условиях внецентренного растяжения находятся стенки резервуаров (бункеров), прямоугольных в плане, испытывающие внутреннее давление от содержимого, нижние пояса безраскосных ферм и некоторые другие элементы конструкций (рисунок 8.4). Такие элементы одно­временно растягиваются продольной силой N и изгиба­ются моментом М, что равносильно внецентренному рас­тяжению усилием N с эксцентриситетом e_o=M/N отно­сительно продольной оси элемента.

Различают положение, когда внешняя продольная растягивающая сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре S и S' (ближе к усилению N и далее от него), и положение, когда сила приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S'.

Внецентренно растянутые элементы армируют про­дольными и поперечными стержнями аналогично арми­рованию изгибаемых элементов, а при положении N в пределах сечения — аналогично армированию цент­рально-растянутых элементов. Внецентренно растянутые элементы, как и центрально-растянутые, обычно подвер­гают предварительному напряжению, что значительно повышает их трещиностойкость.

Во внецентренно растянутых элементах содержание продольной арматуры µ ≥0,05%; это относится к арма­туре S, а при положении N в пределах сечения — и к ар­матуре S и S'.

Конструкция стыков сборных растянутых элементов, через которые передаются растягивающие усилия, пре­дусматривает сварку выпусков арматуры или стальных закладных деталей, а также арматурных изделий, пере­крытие стыка арматурой (пучки, канаты, стержни), раз­мещаемой в каналах или пазах и натягиваемой на бетон.

Для растянутых элементов эффективно применение высокопрочной предварительно напряженной арматуры. При конструировании растянутых элементов особое внимание должно быть обращено на концевые участки, на которых должна быть обеспечена надежная передача усилий, а также на стыкование арматуры. Стыки арматуры выполняются, как правило, сварными.

Дата добавления: 2014-01-05